Mri放射治療裝置的靜態(tài)磁場的校正的制作方法
【專利摘要】一種校正包括磁共振成像系統(tǒng)（302）和放射治療系統(tǒng)（304）的MRI放射治療裝置（300）的磁場的方法。所述MRI系統(tǒng)包括用于在成像區(qū)域318內(nèi)生成磁場的磁體（306）。所述磁體生成具有處于所述成像區(qū)域之外的零交叉（346、404）的磁場。所述醫(yī)療裝置還包括被配置為繞旋轉(zhuǎn)軸（333）旋轉(zhuǎn)鐵磁部件（336、510）的掃描架（332）。所述方法包括安裝（100、200）位于垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸的徑向路徑（344、504）上的磁校正元件（348、900、1000）的步驟。在所述徑向路徑上定位所述磁校正元件，從而減小由所述鐵磁部件導(dǎo)致的所述成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化。所述方法還包括重復(fù)地：測量（102、202、1204）所述成像區(qū)域內(nèi)的磁場；確定（104、204、1206）所述成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化；并且如果所述磁場的變化高于預(yù)定閾值，則調(diào)整（106、206、1208）所述磁校正元件沿所述徑向路徑的位置。
【專利說明】MRI放射治療裝置的靜態(tài)磁場的校正
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及磁共振成像，具體而言涉及通過磁共振成像引導(dǎo)的放射治療。
【背景技術(shù)】
[0002]磁共振成像(MRI)掃描器使用靜態(tài)磁場將原子的核自旋對齊，以作為用于產(chǎn)生受檢者體內(nèi)的圖像的程序的部分。在MRI掃描期間，由發(fā)射器線圈生成的射頻(RF)脈沖對局部磁場造成干擾，并且由接收器線圈探測核自旋發(fā)射的RF信號。這些RF信號用于構(gòu)造MRI圖像。
[0003]磁共振圖像的快速采集已經(jīng)被成功地用于引導(dǎo)各種放射治療模態(tài)。美國專利6198957描述了一種將線性加速器與MRI相結(jié)合的治療裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明在獨(dú)立權(quán)利要求中提供了一種校正磁場醫(yī)療裝置的方法和一種醫(yī)療裝置。在從屬權(quán)利要求中給出了實(shí)施例。
[0005]在MR放射治療中，繞掃描架上的MR磁體旋轉(zhuǎn)的輻射源含有鐵磁材料，鐵磁材料能夠干擾成像體積內(nèi)的磁場。本發(fā)明提供了各種不同的消除或減少這些場干擾的方法:一種方法基于BO磁場的零交叉，從而能夠以使其凈磁化為零的方式放置鐵磁干擾元件或鐵磁元件。另外兩種方法采用無源(具有相反磁化的鐵磁體)或者有源(磁場線圈)的補(bǔ)償元件。
[0006]這些補(bǔ)償方法可以提供的優(yōu)點(diǎn)在于其獨(dú)立于掃描架的位置和速度，因?yàn)锽O磁場具有旋轉(zhuǎn)對稱，并且可以將補(bǔ)償設(shè)備(如果存在)固定于旋轉(zhuǎn)干擾元件。
[0007]文中使用的“計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)”包含任何可以存儲可由計(jì)算設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令的有形存儲介質(zhì)?？梢詫⑺鲇?jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)稱為計(jì)算機(jī)可讀非暫態(tài)存儲介質(zhì)。也可以將計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)稱為有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)還能夠存儲能夠由計(jì)算設(shè)備的處理器訪問的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的范例包括但不限于:軟盤、磁硬盤驅(qū)動器、固態(tài)硬盤、閃速存儲設(shè)備、USB拇指驅(qū)動器、隨機(jī)存取存儲設(shè)備(RAM)、只讀存儲設(shè)備(ROM)、光盤、磁光盤以及處理器的寄存器文件。光盤的范例包括壓縮盤(CD)和數(shù)字通用盤(DVD)，例如 CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW 或 DVD-R盤。術(shù)語計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)還指計(jì)算機(jī)設(shè)備能夠經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或通信鏈路訪問的各種類型的記錄介質(zhì)。例如，可以在調(diào)制調(diào)解器、因特網(wǎng)或局域網(wǎng)上檢索數(shù)據(jù)。
[0008]“計(jì)算機(jī)存儲器”或“存儲器”是計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的范例。計(jì)算機(jī)存儲器是任何可由處理器直接訪問的存儲器。計(jì)算機(jī)存儲器的范例包括但不限于:RAM存儲器、寄存器和寄存器文件。
[0009]“計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備”或“存儲設(shè)備”是計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的范例。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備是任何非易失計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備的范例包括但不限于:硬盤驅(qū)動器、USB拇指驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、智能卡、DVDXD-ROM以及固態(tài)硬盤驅(qū)動器。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備還可以是計(jì)算機(jī)存儲器，反之亦然。[0010]文中使用的“處理器”包含能夠執(zhí)行程序或機(jī)器可執(zhí)行指令的電子部件。包括“處理器”的計(jì)算設(shè)備的引述應(yīng)解釋為能夠包含超過一個處理器或處理核。例如，處理器可以是多核處理器。處理器還可以指處于單個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的或者分布于多個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中的處理器的集合。術(shù)語計(jì)算設(shè)備還應(yīng)被解釋為能夠指每者均包括一個或多個處理器的計(jì)算設(shè)備的集合或網(wǎng)絡(luò)。許多程序具有其由多個處理器執(zhí)行的指令，這些處理器可以處于相同計(jì)算設(shè)備內(nèi)，甚至可以跨越多個計(jì)算設(shè)備分布。
[0011]文中使用的“用戶接口”是允許用戶或操作者與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交互的接口。也可以將“用戶接口”稱為“人類接口設(shè)備”。用戶接口可以向操作者提供信息或數(shù)據(jù)，和/或從操作者接收信息或數(shù)據(jù)。用戶接口可以使計(jì)算機(jī)能夠接收來自操作者的輸入，并且可以將來自計(jì)算機(jī)的輸出提供給用戶。換言之，用戶接口可以允許操作者控制或操縱計(jì)算機(jī)，并且接口可以允許計(jì)算機(jī)指示操作者的控制或操縱的效果。數(shù)據(jù)或信息在顯示器或圖形用戶接口上的顯示是向操作者提供信息的范例。通過鍵盤、鼠標(biāo)、跟蹤球、觸控板、指示桿、圖形輸入板、操縱桿、游戲鍵盤、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、耳機(jī)、變速桿、方向盤、踏板、有線手套、跳舞板、遙控器以及加速度計(jì)的數(shù)據(jù)接收均為能夠從操作者接收信息或數(shù)據(jù)的用戶接口部件的范例。
[0012]文中使用的“硬件接口”包含能夠使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器與外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置交互和/或控制外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置的接口。硬件接口可以允許處理器向外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置發(fā)送控制信號或指令。硬件接口還可以使處理器與外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置交換數(shù)據(jù)。硬件接口的范例包括但不限于:通用串行總線、IEEE1394端口、并行端口、IEEE1284端口、串行端口、RS_232端口、IEEE-488端口、藍(lán)牙連接、無線局域網(wǎng)連接、TCP/IP連接、以太網(wǎng)連接、控制電壓接口、MIDI接口、模擬輸入接口以及數(shù)字輸入接口。
[0013]文中使用的“顯示器”或“顯示設(shè)備”包含適于顯示圖像或數(shù)據(jù)的輸出設(shè)備或用戶接口。顯示器可以輸出可視、音頻和/或觸覺數(shù)據(jù)。顯示器的范例包括但不限于:計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、電視屏幕、觸摸屏、觸覺電子顯示器、盲文屏幕、陰極射線管(CRT)、存儲管、雙穩(wěn)態(tài)顯示器、電子紙、矢量顯示器、平板顯示器、真空熒光顯示器(VF)、發(fā)光二極管(LED)顯示器、電致發(fā)光顯示器(ELD)、等離子體顯示板(PDP)、液晶顯示器(IXD)、有機(jī)發(fā)光二極管顯示器(0LED)、投影儀和頭盔顯示器。
[0014]文中將磁共振(MR)數(shù)據(jù)定義為在磁共振成像掃描期間由磁共振裝置的天線記錄的原子自旋發(fā)射的射頻信號的測量結(jié)果。文中將磁共振成像(MRI)圖像定義為對磁共振成像數(shù)據(jù)內(nèi)包含的解剖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)重建的二維或三維可視化。可以使用計(jì)算機(jī)執(zhí)行這種可視化。
[0015]文中使用的醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)包含描述受檢者的解剖結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。磁共振圖像是一種類型的醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)。
[0016]在一個方面中，本發(fā)明提供了一種校正醫(yī)療裝置的磁場的方法?？梢詫⒋艌龅男Ｕ忉尀槭勾艌龈泳鶆蚧蛘邷p小由于鐵磁物體關(guān)于磁場的移動而導(dǎo)致的磁場的變化。也可以將磁場的校正解釋為減小由于鐵磁元件或物體導(dǎo)致的磁場干擾。所述醫(yī)療裝置包括用于采集來自成像區(qū)域的磁共振數(shù)據(jù)的磁共振成像系統(tǒng)。所述磁共振成像系統(tǒng)包括用于在所述成像區(qū)域內(nèi)生成磁場的磁體。所述磁體還適于生成所述磁場從而使得所述磁場具有在所述成像區(qū)域之外的零交叉。本文使用的零交叉是磁場線的方向，尤其是極性發(fā)生變化的點(diǎn)。所述零交叉中的磁場可以是零或者具有接近零的值。所述磁場零交叉可以低于預(yù)定值。所述醫(yī)療裝置還包括被配置為繞成像區(qū)域旋轉(zhuǎn)的掃描架。所述掃描架被配置為繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。本文使用的掃描架包含適于令一個或多個物體繞旋轉(zhuǎn)軸按環(huán)形路徑旋轉(zhuǎn)的裝置。
[0017]在一些實(shí)施例中，所述磁場還可以具有對稱軸。例如，所述磁體可以是具有通過成像區(qū)域中心的軸的圓柱型磁體。在一些實(shí)施例中，所述掃描架的旋轉(zhuǎn)軸與所述磁體的軸對準(zhǔn)。
[0018]所述醫(yī)療裝置還包括鐵磁部件。例如，所述鐵磁部件可以是醫(yī)療儀器或處置設(shè)備的部分。所述掃描架還被配置為或者還適于令鐵磁部件繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。校正磁場的目的在于減小成像區(qū)域的磁場和各個體素隨鐵磁部件繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而發(fā)生的變化。
[0019]所述方法包括安裝位于垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸的徑向路徑上的磁校正元件的步驟。所述磁校正元件可以適于隨著所述鐵磁部件的旋轉(zhuǎn)而通過所述掃描架進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。所述徑向路徑經(jīng)過所述鐵磁部件的預(yù)定距離。在所述徑向路徑上定位所述磁校正元件，從而減小由所述鐵磁部件繞所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化。例如，在一些情況下，當(dāng)位于所述零交叉的一側(cè)時，所述鐵磁部件可以表示為偶極子。在一些實(shí)施例中，將所述磁校正元件沿所述徑向路徑置于所述零交叉的相對側(cè)。其具有偶極矩的作用，這表示所述鐵磁部件大體上抵消了所述磁校正元件的偶極矩。所述方法還包括針對至少一個掃描架旋轉(zhuǎn)位置重復(fù)地測量所述成像區(qū)域內(nèi)的磁場的步驟。在一些實(shí)施例中，在多個掃描架旋轉(zhuǎn)位置處測量磁場。
[0020]所述方法還包括重復(fù)地使用所測量的磁場確定由所述鐵磁部件導(dǎo)致的所述成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化的步驟。在一些實(shí)施例中，使用所測量的磁場確定由所述鐵磁部件繞所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而造成的所述成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化。即，在一些實(shí)施例中，可以使掃描架停留在單個位置上，而在其他實(shí)施例中，可以將掃描架移動到多個位置上，并在這些位置中的每者上測量磁場。在一些實(shí)施例中，可以在安裝鐵磁部件之前測量磁場。在這種情況下，未必一定要旋轉(zhuǎn)掃描架才能理解磁場的變化。所述方法還包括如果所述磁場的變化高于預(yù)定閾值則重復(fù)地調(diào)整所述磁校正元件沿所述徑向路徑的位置以迭代地減小所述磁場的變化的步驟。例如，這一目的可以通過調(diào)整并記錄位置，之后使用這種數(shù)據(jù)以迭代的方式接近根本上減小了所述磁場的變化或者校正了所述磁場的位置而實(shí)現(xiàn)。
[0021]這一實(shí)施例可以是有利的，因?yàn)槠涮峁┝艘环N獨(dú)立于掃描架的位置和速度校正鐵磁部件的磁場的方法。
[0022]在另一實(shí)施例中，使用所測量的磁場確定由所述鐵磁部件繞所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而造成的所述成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化。在這一實(shí)施例中，在多個掃描架旋轉(zhuǎn)位置處測量所述成像區(qū)域內(nèi)的磁場。
[0023]在另一實(shí)施例中，所述方法還包括在測量磁場之后重復(fù)地沿所述徑向路徑重新定位所述鐵磁部件以迭代地減小由所述鐵磁部件導(dǎo)致的成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化的步驟。這一實(shí)施例是有利的，因?yàn)檠厮鰪较蚵窂礁淖兯鲨F磁部件的位置也可以減小由所述鐵磁部件所導(dǎo)致的磁場的變化。例如，能夠相對于所述磁校正元件改變所述鐵磁部件的位置，并且也可以將所述鐵磁部件部分定位在所述零交叉的任意側(cè)。在這種情況下，所述鐵磁部件的一個部分的偶極矩可以抵消所述鐵磁部件的另一部分的偶極矩。
[0024]在另一實(shí)施例中，所述方法還包括在測量磁場之后反復(fù)地沿所述徑向路徑重新定位所述鐵磁部件以迭代地減小由所述鐵磁部件導(dǎo)致的成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化的步驟。這一實(shí)施例可以具有的優(yōu)點(diǎn)在于，相對于所述磁校正元件和/或零交叉移動所述鐵磁部件能夠減小由所述鐵磁部件造成的磁場的變化。
[0025]在另一實(shí)施例中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇所述鐵磁部件沿所述徑向路徑的位置。例如，可以通過保持磁場測量結(jié)果的記錄，并使用該記錄迭代地接近減小了所述磁場的變化的所述鐵磁部件的位置來執(zhí)行這一操作。
[0026]在另一實(shí)施例中，通過分析和模擬選擇或確定所述鐵磁部件沿所述徑向路徑的位置。例如，可以通過對所述磁體和所述鐵磁部件建模而執(zhí)行這一操作。
[0027]一種執(zhí)行該操作的示范性方法是:
[0028]1、生成掃描架上的每一磁部件的等價磁模型(等價磁偶極子的位置和強(qiáng)度)。這能夠通過對所述部件的詳細(xì)的磁建模(如果已知所有的相關(guān)細(xì)節(jié))或者通過實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的磁表征來完成
[0029]2、建立所述掃描架的模擬模型，其具有所述磁部件的處于它們適當(dāng)位置處的等價磁偶極子
[0030]3、計(jì)算磁源的組合集合的成像體積內(nèi)的場圖
[0031]4、向模型添加補(bǔ)償措施(根據(jù)本發(fā)明的磁物體、線圈)，并改變它們的強(qiáng)度和位置，直到所述模型預(yù)測凈場干擾小于所要求的容限度
[0032]5、按所設(shè)計(jì)地建立一切并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)做出最終校正。
[0033]在另一實(shí)施例中，所述裝置還包括電源。例如，所述電源可以提供直流電流。所述醫(yī)療裝置還包括被配置為當(dāng)由所述電源供應(yīng)電流時生成補(bǔ)償磁場的線圈。所述方法還包括在測量成像區(qū)域內(nèi)的磁場之后重復(fù)地調(diào)整所述電源向所述線圈提供的電流以減小由所述鐵磁部件導(dǎo)致的所述成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化的步驟。在一些實(shí)施例中，可以執(zhí)行這種操作以減小由所述鐵磁部件繞所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的磁場的變化?？梢詫⑺鼍€圈放置在多種位置上。例如，其可以被放置到所述鐵磁部件的周圍，并用于創(chuàng)建偶極子場，所述偶極子場可以大致或者大體抵消所述鐵磁部件的偶極子場。在其他實(shí)施例中，可以將所述線圈放置于沿所述徑向路徑的其他位置上。電流的極性和強(qiáng)度能夠用于使得所述線圈生成的偶極子場大致或大體抵消所述鐵磁部件生成的偶極子場。這一實(shí)施例是有利的，因?yàn)槠湓试S校正磁場而無需進(jìn)行機(jī)械放置物體。
[0034]在另一實(shí)施例中，將所述線圈定位到所述鐵磁部件周圍。
[0035]在另一實(shí)施例中，將所述線圈定位在距所述徑向路徑的預(yù)定距離內(nèi)。
[0036]在另一實(shí)施例中，所述磁場校正元件是被配置為當(dāng)由電源供應(yīng)電流時生成補(bǔ)償磁場的線圈。
[0037]在另一實(shí)施例中,所述磁場校正元件是鐵磁元件。
[0038]在另一實(shí)施例中，所述磁場校正元件是永磁體。
[0039]在另一實(shí)施例中，所述方法還包括安裝至少一個額外的磁校正元件并針對所述至少一個額外的磁校正元件重復(fù)所述校正方法。這一實(shí)施例是有利的，因?yàn)榭梢葬槍θ魏螖?shù)量的鐵磁部件重復(fù)所述方法。
[0040]在另一實(shí)施例中，使用磁力計(jì)測量磁場。
[0041]在另一實(shí)施例中，使用磁共振成像系統(tǒng)測量磁場。例如，可以將模型置于成像區(qū)域或者成像區(qū)域的部分內(nèi)，并且可以使用磁共振成像系統(tǒng)本身測量磁場均勻性。
[0042]在另一實(shí)施例中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定所述磁校正元件沿所述徑向路徑的放置。
[0043]在另一實(shí)施例中，通過分析和模擬確定所述磁校正元件沿所述徑向路徑的放置。
[0044]在另一實(shí)施例中，存儲在磁場測量過程中采集的數(shù)據(jù)。所述方法還可以包括檢索所存儲的數(shù)據(jù)并使用該數(shù)據(jù)確定由所述磁校正元件沿所述徑向路徑的位移而導(dǎo)致的磁場的變化的步驟。這可以是有利的，因?yàn)轭愃茦?gòu)造的磁體可以產(chǎn)生非常類似的磁場。一旦針對一個這樣的磁體沿徑向路徑準(zhǔn)確地放置了磁校正元件，這種數(shù)據(jù)就可以用于在不同的磁體中更加快速地放置類似的磁校正元件。
[0045]在另一方面中，本發(fā)明提供了一種醫(yī)療裝置，其包括用于采集來自成像區(qū)域的磁共振數(shù)據(jù)的磁共振成像系統(tǒng)。所述磁共振成像系統(tǒng)包括用于在所述成像區(qū)域內(nèi)生成磁場的磁體。所述磁體還適于生成所述磁場從而使得所述磁場具有在所述成像區(qū)域之外的零交叉。所述醫(yī)療裝置還包括被配置為繞所述成像區(qū)域旋轉(zhuǎn)的掃描架。所述掃描架被配置為繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。所述醫(yī)療裝置還包括鐵磁部件。所述掃描架還被配置為或者還適于繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所述鐵磁部件。所述醫(yī)療裝置可以包括一個以上的鐵磁部件。所述醫(yī)療裝置還包括位于垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸的徑向路徑上的磁校正元件。所述徑向路徑經(jīng)過所述鐵磁部件的預(yù)定距離。在所述徑向路徑上定位所述磁校正元件，從而減小由所述鐵磁部件繞所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化。在一些實(shí)施例中，在所述徑向路徑上定位所述磁校正元件，從而減小由所述鐵磁部件導(dǎo)致的所述成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化。先前已經(jīng)描述了這一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。
[0046]在另一實(shí)施例中，在所述徑向路徑上定位所述鐵磁部件，從而減小由所述鐵磁部件導(dǎo)致的所述成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化。
[0047]在另一實(shí)施例中，在所述徑向路徑上定位所述鐵磁部件，從而減小由所述鐵磁部件繞所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的所述成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化。
[0048]在另一實(shí)施例中，所述裝置還包括電源。所述醫(yī)療裝置還包括被配置為當(dāng)由電源供應(yīng)電流時生成補(bǔ)償磁場的線圈。所述線圈可以生成補(bǔ)償所述鐵磁部件生成的偶極子場的補(bǔ)償磁場。所述補(bǔ)償磁場被配置為減小由所述鐵磁部件繞所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的所述成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化。先前已經(jīng)討論了這一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。
[0049]在另一實(shí)施例中，所述裝置還包括電源。所述醫(yī)療裝置還包括被配置為當(dāng)由電源供應(yīng)電流時生成補(bǔ)償磁場的線圈。所述補(bǔ)償磁場被配置為減小由所述鐵磁部件導(dǎo)致的所述成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化。先前已經(jīng)討論了這一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。
[0050]在另一實(shí)施例中，將所述線圈定位到所述鐵磁部件周圍。
[0051]在另一實(shí)施例中，將所述線圈定位于距所述徑向路徑的預(yù)定距離內(nèi)。
[0052]在另一實(shí)施例中，所述鐵磁部件是放射治療裝置的部件。
[0053]在另一實(shí)施例中，所述鐵磁部件是線性加速器或LINAC的部件。
[0054]在另一實(shí)施例中，所述鐵磁部件是帶電粒子束輸送系統(tǒng)的部件。本文使用的帶電粒子束輸送系統(tǒng)是適于或者被構(gòu)造為向目標(biāo)發(fā)射帶電粒子射束的系統(tǒng)。
[0055]在另一實(shí)施例中，所述鐵磁部件是帶電粒子光學(xué)器件的部件。
[0056]在另一實(shí)施例中，所述鐵磁部件是彎轉(zhuǎn)磁體的部件。
[0057]在另一實(shí)施例中，所述鐵磁部件是聚焦磁體的部件。[0058]在另一實(shí)施例中，所述鐵磁部件是準(zhǔn)直器。
[0059]在另一實(shí)施例中，所述鐵磁部件是準(zhǔn)直器的部件。
[0060]在另一實(shí)施例中，所述鐵磁部件是遮光器的部件。
[0061]在另一實(shí)施例中，所述鐵磁部件是衰減器的部件。
[0062]在另一實(shí)施例中，所述鐵磁部件是冷卻系統(tǒng)的部件。
[0063]在另一實(shí)施例中，所述鐵磁部件是電源的部件。
[0064]在另一實(shí)施例中，所述鐵磁部件是諸如控制器的控制硬件的部件。
[0065]在另一實(shí)施例中，所述鐵磁部件是束流收集器的部件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0066]在下文中將僅通過舉例，并參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中:
[0067]圖1示出了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的流程圖；
[0068]圖2示出了圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的方法的流程圖；
[0069]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的醫(yī)療裝置；
[0070]圖4繪出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的計(jì)算的磁場值；
[0071]圖5圖示了與磁體相鄰的鐵磁部件；
[0072]圖6繪出了作為位置的函數(shù)的鐵磁部件對成像區(qū)域內(nèi)的磁場的影響；
[0073]圖7圖示了鄰近磁體的鐵磁部件和磁校正元件；
[0074]圖8繪出了作為所述磁校正元件的位置的函數(shù)的所述鐵磁部件和所述磁校正元件對成像區(qū)域內(nèi)的磁場的影響；
[0075]圖9圖示了鄰近磁體的鐵磁部件和永磁體；
[0076]圖10圖示了鄰近磁體的鐵磁部件和補(bǔ)償線圈；
[0077]圖11繪出了作為提供給所述線圈的電流的函數(shù)的所述鐵磁部件和所述線圈對成像區(qū)域內(nèi)的磁場的影響；并且
[0078]圖12示出了圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的方法的流程圖。
[0079]附圖標(biāo)記列表
[0080]300醫(yī)療裝置
[0081]302磁共振成像系統(tǒng)
[0082]304放射治療系統(tǒng)
[0083]306 磁體
[0084]308磁體的腔膛
[0085]310磁場梯度線圈
[0086]312磁場梯度線圈電源
[0087]314射頻線圈
[0088]316收發(fā)器
[0089]318成像區(qū)域
[0090]320受檢者
[0091]322受檢者支撐物
[0092]324低溫保持器[0093]326超導(dǎo)線圈
[0094]328補(bǔ)償線圈
[0095]330減小的磁場區(qū)域
[0096]332掃描架
[0097]333旋轉(zhuǎn)軸
[0098]334放射治療源
[0099]335旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器
[0100]336準(zhǔn)直器(鐵磁部件)
[0101]338輻射束
[0102]340支撐物定位系統(tǒng)
[0103]342目標(biāo)區(qū)域
[0104]344徑向路徑
[0105]346零交叉
[0106]348磁校正元件
[0107]350計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
[0108]352處理器
[0109]354 硬件接口
[0110]356 用戶接口
[0111]358計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備
[0112]360計(jì)算機(jī)存儲器
[0113]370磁共振數(shù)據(jù)
[0114]372磁共振圖像
[0115]374處置計(jì)劃
[0116]376圖像配準(zhǔn)
[0117]378脈沖序列
[0118]380磁場測量結(jié)果
[0119]382控制模塊
[0120]384命令發(fā)生模塊[0121 ]386磁共振控制模塊
[0122]388圖像重建模塊
[0123]390圖像分割模塊
[0124]400徑向距離
[0125]402磁通密度
[0126]404零交叉
[0127]500坐標(biāo)系原點(diǎn)
[0128]502X 軸
[0129]504Y 軸
[0130]506Z 軸
[0131]508磁體線圈[0132]510鐵磁部件
[0133]600鐵磁部件相對于原點(diǎn)的位置
[0134]602磁場強(qiáng)度
[0135]604磁場貢獻(xiàn)的范圍
[0136]606零交叉
[0137]700鐵塊(磁校正元件)
[0138]800磁場貢獻(xiàn)的范圍
[0139]802減小的場區(qū)域
[0140]900永磁體
[0141]1000 線圈
[0142]1100電流密度
[0143]1102磁場貢獻(xiàn)的范圍
[0144]1104減小的場區(qū)域
具體實(shí)施例
[0145]這些附圖中的編號相似的元件是等價元件或執(zhí)行相同功能。如果功能等價，先前論述過的元件未必會在后面的圖中加以論述。
[0146]圖1示出了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的流程圖。在步驟100中，安裝磁校正元件，從而使所述磁校正元件位于垂直于旋轉(zhuǎn)軸的徑向路徑上。在實(shí)際的實(shí)踐當(dāng)中，可以將所述磁校正元件定位為與所述徑向路徑相距短距離或預(yù)定距離。接下來，在步驟102中，測量成像區(qū)域內(nèi)的磁場，以確定鐵磁部件和磁校正元件對磁場的影響。在步驟104中,確定由所述鐵磁部件造成的磁場的變化。在步驟104中，評估用于校正鐵磁部件的偶極子場的磁校正元件的效用。接下來，在步驟106中調(diào)整所述磁校正元件沿所述徑向路徑的位置。迭代重復(fù)步驟102、104和106，以減小由鐵磁部件導(dǎo)致的磁場的變化。當(dāng)將由所述鐵磁部件導(dǎo)致的磁場的變化減小至可接受的或者預(yù)定的水平時，所述方法結(jié)束。可以通過安裝一個或多個額外的鐵磁部件對所述方法進(jìn)行擴(kuò)展。還可以為每一增加的鐵磁部件增加額外的磁校正元件。那么當(dāng)將每一鐵磁部件安裝至醫(yī)療裝置，可以針對每一鐵磁部件重復(fù)圖1所示的方法。
[0147]圖2示出了圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的方法的流程圖。在步驟200中安裝線圈。接下來，在步驟202中測量成像區(qū)域內(nèi)的磁場。在步驟204中確定由鐵磁部件導(dǎo)致的磁場的變化。在步驟206中任選調(diào)整線圈相對于徑向路徑的位置。在步驟208中任選調(diào)整提供給所述線圈的電流。步驟206和208允許以多種能夠?qū)Υ艌鲞M(jìn)行精細(xì)校正的方式執(zhí)行磁場校正。
[0148]圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的醫(yī)療裝置。所述醫(yī)療裝置包括磁共振成像系統(tǒng)302。所述磁共振成像系統(tǒng)包括磁體306。圖3所示的磁體是圓柱型超導(dǎo)磁體。所述磁體具有帶有超導(dǎo)線圈的液氦冷卻低溫保持器。也可以使用永磁體或常導(dǎo)磁體。也能夠使用不同類型的磁體，例如，也能夠使用分裂圓柱形磁體以及所謂的開放磁體兩者。分裂圓柱形磁體與標(biāo)準(zhǔn)圓柱形磁體類似，除了低溫保持器分裂成了兩個部分，從而允許接近磁體的等平面，這樣的磁體可以例如與帶電粒子束治療結(jié)合使用。開放磁體具有兩個磁體部分，兩個部分中的一個處于另一個之上，其間具有大到足夠容納受檢者的空間:兩個部分區(qū)域的布置與亥姆霍茲線圈的布置類似。開放磁體是普遍使用的，因?yàn)槠鋵κ軝z者限制更少。在圓柱形磁體的低溫保持器內(nèi)有超導(dǎo)線圈的集合。在圓柱形磁體306的腔膛308內(nèi)具有成像區(qū)域318，在那里磁場足夠強(qiáng)而均勻，以執(zhí)行磁共振成像。
[0149]在磁體的腔膛308內(nèi)還有磁場梯度線圈310，其用于在磁共振數(shù)據(jù)的采集期間對磁體的成像區(qū)域內(nèi)的磁自旋空間編碼。將磁場梯度線圈310連接至磁場梯度線圈電源312。磁場梯度線圈旨在為具有代表性的。通常磁場梯度線圈410含有三個獨(dú)立的線圈集合，以沿三個正交的空間方向進(jìn)行空間編碼。磁場梯度電源向磁場梯度線圈提供電流。提供給所述磁場線圈的電流作為時間的函數(shù)被控制，并且可以為傾斜或脈沖的。
[0150]與成像區(qū)域318相鄰的是連接至收發(fā)器316的射頻線圈314。受檢者320也處于腔膛308內(nèi)，其休止于受檢者支撐物322上。射頻線圈314適于操縱成像區(qū)域內(nèi)的磁自旋的取向，并且接收來自也處于成像區(qū)域內(nèi)的自旋的無線電發(fā)射。射頻線圈314可以含有多個線圈元件。還可以將所述射頻線圈稱為信道或天線?？梢酝ㄟ^單獨(dú)的發(fā)射和接收線圈以及單獨(dú)的發(fā)射器和接收器替代射頻線圈314以及射頻收發(fā)器316。應(yīng)當(dāng)理解，射頻線圈314和射頻收發(fā)器316是具有代表性的。射頻線圈314也可以表示專用發(fā)射天線和專用接收天線。類似地，所述收發(fā)器也可以表示單獨(dú)的發(fā)射器和接收器。
[0151]圖3所示的醫(yī)療裝置包括放射治療系統(tǒng)304。磁體306是超導(dǎo)磁體,并包括具有若干超導(dǎo)線圈326的低溫保持器324。還有補(bǔ)償線圈328，其建立了圍繞磁體306的具有降低的磁場330的區(qū)域。在這一實(shí)施例中放射治療系統(tǒng)304旨在表示通常的放射治療系統(tǒng)。這里所示的部件通常用于LINAC和X射線治療系統(tǒng)。然而，利用較小的修改，例如使用分裂磁體，也能夠使用該圖圖示帶電粒子或β粒子放射治療系統(tǒng)。存在掃描架332，其用于繞磁體306旋轉(zhuǎn)放射治療源334。通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器335將掃描架332繞旋轉(zhuǎn)軸333旋轉(zhuǎn)。存在通過掃描架332旋轉(zhuǎn)的放射治療源334。放射治療源334生成通過準(zhǔn)直器336的輻射束338。在該圖中不出了由福射束338福射的標(biāo)記為342的目標(biāo)區(qū)域。隨著福射源334繞旋轉(zhuǎn)軸333旋轉(zhuǎn)，始終對目標(biāo)區(qū)域342進(jìn)行輻射。還有支撐物定位系統(tǒng)340，其用于定位支撐物322，從而優(yōu)化目標(biāo)區(qū)域342相對于放射治療系統(tǒng)304的位置。
[0152]將垂直于旋轉(zhuǎn)軸333的徑向路徑示為通過鐵磁部件336或準(zhǔn)直器。將零交叉346示為位于徑向路徑344上。鐵磁部件336位于零交叉346的一側(cè)上，并且磁校正元件348位于零交叉346的另一側(cè)上。將磁校正元件348示為位于徑向路徑344上。
[0153]還將醫(yī)療裝置300示為包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)350。所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括處理器352、硬件接口 354、用戶接口 356、計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備358和計(jì)算機(jī)存儲器360。將處理器352連接至這些部件354、356、358、360，并能夠與這些部件共同運(yùn)行。將硬件接口 354示為連接至收發(fā)器316、電源312、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器335和支撐物定位系統(tǒng)340。硬件接口 354允許處理器352向所有的這些部件312、316、335、340發(fā)送控制信號并從這些部件接收控制信號。
[0154]將計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備358示為含有使用磁共振成像系統(tǒng)302采集的磁共振數(shù)據(jù)370。還將計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備358示為含有從磁共振數(shù)據(jù)370重建的磁共振圖像372。還將計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備358示為含有處置計(jì)劃374。所述處置計(jì)劃含有可由醫(yī)療裝置300執(zhí)行的指令，其使得所述醫(yī)療裝置使用放射治療源334處置受檢者320。還將計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備358示為含有圖像配準(zhǔn)376。圖像配準(zhǔn)允許處理器352定位受檢者320內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域342。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備358還含有至少一個脈沖序列378。脈沖序列378可以用于采集用于引導(dǎo)放射治療源334的數(shù)據(jù)，和/或采集來自該圖中未示出的模型的磁場測量結(jié)果。還將計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備358示為含有磁場測量結(jié)果380。磁場測量結(jié)果380可以用于迭代地選擇磁場校正元件348的位置。
[0155]將計(jì)算機(jī)存儲器360示為含有用于控制醫(yī)療裝置300的操作和功能的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。將計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備示為含有控制模塊382?？刂颇K含有用于操作和控制醫(yī)療裝置300的指令。還將計(jì)算機(jī)存儲器360示為含有命令發(fā)生模塊384。命令發(fā)生模塊384適于使用處置計(jì)劃374以及在一些實(shí)施例中的圖像配準(zhǔn)376，以生成令醫(yī)療裝置300處置目標(biāo)區(qū)域342的命令。將計(jì)算機(jī)存儲器360示為還含有磁共振控制模塊386。磁共振控制模塊386適于生成命令，并使用脈沖序列378控制磁共振成像系統(tǒng)302的操作。還將計(jì)算機(jī)存儲器360示為含有圖像重建模塊388。圖像重建模塊388含有用于從磁共振數(shù)據(jù)370重建磁共振圖像372的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。還將計(jì)算機(jī)存儲器360示為含有圖像分割模塊390。圖像分割模塊390含有用于分割磁共振圖像372并執(zhí)行圖像配準(zhǔn)376的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。
[0156]圖3所示的實(shí)施例是示范性的，并且能夠由掃描架旋轉(zhuǎn)其他類型的鐵磁部件。例如，對于帶電粒子射束系統(tǒng)，掃描架能夠旋轉(zhuǎn)帶電粒子光學(xué)器件。在這樣的實(shí)施例中，能夠利用允許帶電粒子束自由穿過受檢者的分裂磁體設(shè)計(jì)替代圓柱形磁體。
[0157]圖4示出了磁共振成像系統(tǒng)的磁體的徑向場分布。所述磁體是圓柱型磁體。在圖4中示出了處于z=0平面內(nèi)的Bz分量。X軸400以米為單位給出了 x、y、z坐標(biāo)。y軸402以特斯拉為單位給出了磁通密度。標(biāo)記為404的點(diǎn)是磁場強(qiáng)度變?yōu)榱愕狞c(diǎn)，因而是零交叉。
[0158]圖5圖示了與磁體相鄰放置的鐵磁部件510。示出了坐標(biāo)系500的原點(diǎn)。成像區(qū)域位于坐標(biāo)系500的原點(diǎn)附近。X坐標(biāo)標(biāo)記為502，y坐標(biāo)系標(biāo)記為504并且z坐標(biāo)系標(biāo)記為506。z坐標(biāo)和X坐標(biāo)偏離原點(diǎn)500?？梢哉J(rèn)為y軸是所述鐵磁部件移動所沿的徑向路徑。存在相對于超導(dǎo)磁體線圈508的放置不出的鐵磁部件510。磁體線圈508旨在表不用于生成圖4所示的磁場的磁體。
[0159]圖6圖示了能夠如何放置圖5的鐵磁部件510以減小其對成像區(qū)域內(nèi)的磁場的影響。在該圖中，以米為單位的徑向距離是X軸，并被標(biāo)記為600。y軸602以納特斯拉為單位示出了磁場的Bz分量。標(biāo)記為604的彎曲或陰影區(qū)域示出了當(dāng)將鐵磁部件510放置到具體的徑向距離處時由鐵磁部件510引起的磁場貢獻(xiàn)的范圍。所述鐵磁部件將給成像區(qū)域的不同部分造成不同的影響。在該圖中，能夠看出，隨著鐵磁部件510移到零交叉606處，鐵磁部件510對磁場的影響變?yōu)镺。該圖示出了鐵磁部件510相對于零交叉的定位能夠如何減小鐵磁部件510對成像區(qū)域內(nèi)的磁場的影響。
[0160]圖7示出了與圖5所示的類似的布置。但是，在這一范例中使用鐵塊700作為磁校正元件。
[0161]圖8與圖6所示類似。將鐵塊700移動到不同位置，而不是示出由鐵磁部件510的變化的位置導(dǎo)致的對磁場貢獻(xiàn)的范圍800的影響。X軸804示出了校正元件或鐵塊700的位置。標(biāo)記為800的曲線示出了由鐵磁部件510和鐵塊引起的磁場貢獻(xiàn)的范圍。能夠看出，當(dāng)將鐵磁部件700大致移到位置802上時，鐵磁部件510和鐵塊700對成像區(qū)域內(nèi)的磁場的影響被最小化。[0162]圖9與圖5和圖7類似,但是其不出了一個備選實(shí)施例。在這一實(shí)施例中，永磁體900位于y軸上。永磁體900可以移動到不同位置上，并且可以用于消除或者至少部分消除由鐵磁部件510導(dǎo)致的成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化。
[0163]圖10同樣與圖5、圖7和圖9類似，但是其示出了一個備選實(shí)施例。在圖10所示的實(shí)施例中，線圈1000圍繞鐵磁元件510。線圈1000連接至直流電源，并用于生成大致抵消鐵磁元件510的偶極子場的偶極子場。 [0164]圖11示出了圖10所示的實(shí)施例的效用。在圖11所示的繪圖中，X軸1100是提供給線圈的電流。y軸是以納特斯拉為單位的磁場強(qiáng)度602。曲線1102示出了由于鐵磁部件和通電線圈1100引起的在磁場中的貢獻(xiàn)的范圍。能夠看出，當(dāng)將所述電流設(shè)為1104處的值或者大致設(shè)為該值時，鐵磁部件510對成像區(qū)域的影響被最小化。
[0165]圖12示出了圖示根據(jù)本發(fā)明的方法的另一實(shí)施例的流程圖。所述方法在步驟1200中開始。接下來，在步驟1202中將第一場干擾元件安裝于醫(yī)療裝置。所述場干擾元件相當(dāng)于鐵磁元件。接下來，在步驟1204中，測量成像體積或者成像區(qū)域內(nèi)的磁場分布。接下來是步驟1206中的決策框，其中將磁場測量結(jié)果與預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，以確定它們是否充分均勻。如果不充分均勻，那么執(zhí)行框1208。在框1208中，改變所述鐵磁部件的或者磁校正元件或線圈的徑向位置。或者，也可以改變通過線圈的電流。在方框1208之后再次執(zhí)行方框1204。在方框1204中，再次測量成像體積內(nèi)的磁場分布。迭代地重復(fù)該循環(huán)，直到在方框1206中確定場充分均勻。當(dāng)確定場充分均勻時執(zhí)行決策方框1210。在這一方框中確定是否已經(jīng)安裝了所有元件，即所有的場干擾元件或鐵磁元件。如果情況不是這樣，那么接下來執(zhí)行方框1212。在方框1212中，將下一場干擾元件或鐵磁元件安裝于所述系統(tǒng)。在安裝了下一場干擾元件之后，重復(fù)步驟1204、1206和1208，直到場再次充分均勻。之后，重復(fù)方框1210。在方框1210中，如果已經(jīng)安裝了所有的元件，那么所述方法在方框1214中結(jié)束。
[0166]所述醫(yī)療裝置可能需要將輻射源以及某種電子裝置附著到圍繞MR磁體的旋轉(zhuǎn)掃描架上。該技術(shù)挑戰(zhàn)在于使所述系統(tǒng)的兩個部分(即輻射源和MRI磁體)之間的干擾最小化，同時仍然維持盡可能最高的成像和輻射劑量輸送的精確度。
[0167]一方面，優(yōu)選將磁共振(MR)磁體產(chǎn)生的磁場在線性加速器的移動所圍繞的環(huán)形區(qū)域內(nèi)盡可能小。另一方面，優(yōu)選使輻射源獨(dú)立于掃描架的位置或速度而不影響成像區(qū)域內(nèi)的磁場。本發(fā)明的實(shí)施例可以通過提供補(bǔ)償移動元件的場干擾的方法而解決解決后一方面的問題。
[0168]在組合式MR放射治療中，可以在輻射源繞MR磁體旋轉(zhuǎn)的同時在放射處置期間獲取MR圖像。因此，可以將若干含有鐵磁材料的部件(例如，線性加速器、電源)固定到MR主磁場內(nèi)的旋轉(zhuǎn)掃描架上。由于這些物體的磁化，它們對成像區(qū)域內(nèi)的靜態(tài)均勻磁場造成了干擾，從而潛在地導(dǎo)致圖像偽影和失真。由于造成干擾的物體在旋轉(zhuǎn)，因而場干擾是時間依賴性的。線性加速器中的用于MR放射治療的鐵磁材料的量能夠?qū)е鲁上耋w積內(nèi)的Bz場分量的遠(yuǎn)大于50nT的變化，這可能降低圖像質(zhì)量。
[0169]盡管能夠通過靜態(tài)勻場或者基于軟件的圖像處理在一定程度上補(bǔ)償小的靜態(tài)干擾，但是這些技術(shù)不適合由旋轉(zhuǎn)掃描架上的物體導(dǎo)致的時間依賴性的干擾。
[0170]本發(fā)明以某種方式提供了一種對這些干擾進(jìn)行補(bǔ)償?shù)氖侄危闯上耋w積內(nèi)的磁場即使是在非靜態(tài)條件下也重新充分均勻。
[0171]本發(fā)明可以包括該問題的三種不同的解決方案，其采用了:
[0172]I)以零交叉為特征的特定形狀的BO磁場，其中，相對于所述的場的零交叉對(一個或多個)干擾物體進(jìn)行專門定位，
[0173]2)以零交叉為特征的特定形狀的BO磁場以及針對每個干擾物體的一個鐵磁補(bǔ)償元件，
[0174]3)干擾物體周圍的有源補(bǔ)償線圈
[0175]所述MR放射治療系統(tǒng)可以包括有限數(shù)量的分離的磁物體(例如，變壓器核、磁控管磁體、微波循環(huán)器)，對它們當(dāng)中的每者進(jìn)行局部、獨(dú)立的磁偶極矩補(bǔ)償。
[0176]在下文中，提出了三種進(jìn)行場補(bǔ)償?shù)姆椒?。在所有的范例性?jì)算中，干擾物體都是固體鐵圓柱，其中L=200mm，r=63.6mm (重量20kg)。這大致對應(yīng)于用于MR放射治療的線性加速器內(nèi)的鐵的量。將圓柱軸置于與掃描架環(huán)相切的z=0平面內(nèi)。
[0177]使用實(shí)際的1.5T分裂線圈磁體設(shè)計(jì)(其在Z=O平面內(nèi)的r=l.68m處表現(xiàn)出了 Bz場分量的零交叉)，利助有限元模擬軟件執(zhí)行圖4、6、8和11中提出的計(jì)算。在圖4中繪制出了不受干擾的磁體的徑向場分布。在下文中描述的三種方法全都能夠與這樣的磁體設(shè)計(jì)一同使用，而第三種方法在沒有Bz零交叉的情況下也是可行的。
[0178]殘余磁場的變化的所有繪圖(圖5、7和11)均關(guān)于半徑為0.25m的球形成像體積內(nèi)的最小和最大場值。
[0179]I)第一種方法利用了主磁場內(nèi)的處于干擾鐵磁元件的位置上的零交叉，在圖5和圖6中圖示了該方法。這種場配置可以具有的優(yōu)點(diǎn)在于，將放置在場的零交叉的不同側(cè)的鐵磁部件以相反的方向磁化，從而使它們對成像體積內(nèi)的場的貢獻(xiàn)抵消，因而凈磁偶極矩為零。整個成像體積內(nèi)的場抵消質(zhì)量依賴于準(zhǔn)確的磁體設(shè)計(jì)和鐵磁部件的幾何結(jié)構(gòu)。
[0180]在這種第一范例中只有一個能夠沿徑向位移的鐵磁主體(綠色圓柱體10)。在圖5中示出了作為所述圓柱體的徑向位置的函數(shù)的所述主體對成像場的均勻性的影響。在這一范例中，將所述圓柱體大致放置在r=l.68m處，當(dāng)定位方式是所述主體的一部分處于所述零交叉的一側(cè)，且所述主體的一部分處于另一側(cè)時，這形成良好的抵消，且殘余場干擾充分低于50nT。
[0181]2)當(dāng)干擾體的位置固定，因而不能選擇使其處于Bz零交叉的點(diǎn)時，采用第二種方法，在圖7和圖8中圖示了該方法。在這種情況下，處于所述零交叉的相對側(cè)上的第二鐵磁部件用于抵消第一鐵磁部件的影響。通過改變這一補(bǔ)償元件的徑向位置，能夠再次將凈偶極矩選擇為零。剩余的更高階多極磁場至少下降如Ι/r5，因而其在成像體積內(nèi)的影響可忽略。為了證明這一方法對主體的確切形狀相當(dāng)不敏感，這一范例中用于圓柱形干擾體的補(bǔ)償元件是具有任意選擇的尺寸200mmX 120mmX 30mm的矩形塊(參考圖7)。對于圓柱體的處于r=l.85m處的固定位置，發(fā)現(xiàn)所述塊的最佳位置是r=l.603m。在圖8中示出了作為所述補(bǔ)償塊的徑向位置的函數(shù)的由所述鐵磁部件導(dǎo)致的成像區(qū)域內(nèi)的磁場的變化。從所述繪圖中能夠看出，能夠容易地使所述成像區(qū)域內(nèi)的場變化遠(yuǎn)低于50nT。
[0182]或者，能夠由如圖9所示的永磁體替代所述鐵磁補(bǔ)償塊。選擇永磁體的正確徑向位置導(dǎo)致在成像體積內(nèi)的類似的低殘余場，同時所述永磁體的確切形狀則無關(guān)緊要。使用永磁體，這一方案適于具有和沒有磁場的零交叉的BO磁體。[0183]3)第三種方法基于借助包圍物體的線圈內(nèi)的電流對鐵磁部件的影響的有源補(bǔ)償。在圖10和圖11中圖示了該方法。通過改變電流能夠找到最佳的補(bǔ)償。也能夠當(dāng)沒有主磁場的零交叉可用時采用這種方法，因?yàn)檠a(bǔ)償場的方向僅取決于電流的方向。圖10示出了具有包圍干擾圓柱體510的導(dǎo)體1000(具有IOmmX IOmm的截面積和400mmX 200mm的矩形面積)或線圈的示范性幾何結(jié)構(gòu)。在圖11中繪出了所述圓柱體和線圈系統(tǒng)對成像區(qū)域內(nèi)的磁場的殘余場貢獻(xiàn)的計(jì)算。在這種配置中，3 X 10~5Απ -2的電流密度(在實(shí)際系統(tǒng)中能夠容易地實(shí)現(xiàn))使得場干擾降低至充分低于50ηΤ。
[0184]當(dāng)掃描架區(qū)域內(nèi)的磁場非旋轉(zhuǎn)對稱時(即當(dāng)其他接近MR掃描器的物體帶來的靜態(tài)場干擾具有相關(guān)的影響時)，旋轉(zhuǎn)物體的磁化將依賴于旋轉(zhuǎn)角。在這種情況下，仍然能夠通過下述兩種方式之一實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁物體的補(bǔ)償:
[0185]a)能夠以與上文描述的旋轉(zhuǎn)物體相同的方式通過靜態(tài)補(bǔ)償元件補(bǔ)償靜態(tài)場干擾。這一程序必須發(fā)生在安裝掃描架上的元件之前。
[0186]b)當(dāng)使用補(bǔ)償線圈(上述方法3)時，能夠使電流具有角度依賴性，以考慮角度依賴性的磁化。在這種情況下，必須在多個不同的角度上重復(fù)下文所述的安裝程序，以確定在角位置φ上的補(bǔ)償電流I的函數(shù)Ι(φ)。
[0187]可以將本發(fā)明用于任何MR磁體構(gòu)造，在那里主磁場的外側(cè)區(qū)域內(nèi)的鐵磁元件對成像區(qū)域內(nèi)的場均勻性造成干擾。當(dāng)(一個或多個)干擾元件為非靜態(tài)(如旋轉(zhuǎn)掃描架的情況)時，本發(fā)明的實(shí)施例可以是有用的。
[0188]下述方法可以用于安裝和校準(zhǔn)所述系統(tǒng):應(yīng)當(dāng)一個接一個地安裝和補(bǔ)償干擾物體。一旦對一個干擾物體進(jìn)行了充分良好校準(zhǔn)，就能夠安裝下一個元件，依此類推。針對元件中每個的校準(zhǔn)序列是包括交替的場測量和再校準(zhǔn)步驟的迭代程序。以與常規(guī)的MRI磁體的勻場相同的方式執(zhí)行所述場測量，其中，在球面上進(jìn)行若干試驗(yàn)測量。校準(zhǔn)步驟依賴于選自下述方法的場補(bǔ)償方法:
[0189]方法1:徑向位移干擾元件。
[0190]方法2:徑向位移補(bǔ)償元件。
[0191]方法3:改變通過補(bǔ)償線圈的電流。
[0192]盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)說明和描述了本發(fā)明，但這樣的說明和描述被認(rèn)為是說明性或示范性的而非限制性的；本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例。
`[0193]通過研究附圖、說明書和權(quán)利要求書，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)施請求保護(hù)的本發(fā)明時能夠理解和實(shí)現(xiàn)所公開實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求中，“包括” 一詞不排除其他元件或步驟，量詞“一”或“一個”不排除多個。單個處理器或其他單元可以完成權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)目的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載特定措施并不指示不能有利地使用這些措施的組合。計(jì)算機(jī)程序可以存儲和/或分布在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，所述介質(zhì)例如是與其他硬件一起供應(yīng)或作為其他硬件一部分供應(yīng)的光學(xué)存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但計(jì)算機(jī)程序也可以以其他形式分布，例如經(jīng)由因特網(wǎng)或其他有線或無線的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不得被解釋為對范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種校正醫(yī)療裝置(300)的磁場的方法，其中，所述醫(yī)療裝置包括用于采集來自成像區(qū)域(318)的磁共振數(shù)據(jù)(370)的磁共振成像系統(tǒng)(302)，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)包括用于在所述成像區(qū)域內(nèi)生成所述磁場的磁體(306)，其中，所述磁體還適于生成所述磁場從而使得所述磁場具有處于所述成像區(qū)域之外的零交叉(346、404)，其中，所述醫(yī)療裝置還包括被配置為繞所述成像區(qū)域旋轉(zhuǎn)的掃描架(332)，其中，所述掃描架被配置為繞旋轉(zhuǎn)軸(333)旋轉(zhuǎn)，其中，所述醫(yī)療裝置還包括鐵磁部件(336、510)，其中，所述掃描架還被配置為繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所述鐵磁部件，其中，所述方法包括安裝位于與所述旋轉(zhuǎn)軸垂直的徑向路徑(344、504 )上的磁校正元件(348、900,1000)的步驟(100、200 )，其中，所述徑向路徑經(jīng)過所述鐵磁部件的預(yù)定距離，其中，在所述徑向路徑上定位所述磁校正元件，從而使得減小由所述鐵磁部件導(dǎo)致的所述成像區(qū)域內(nèi)的所述磁場的變化，其中，所述方法還包括重復(fù)地執(zhí)行下述操作的步驟: -針對至少一個旋轉(zhuǎn)位置測量(102、202、1204)所述成像區(qū)域內(nèi)的所述磁場； -使用所測量的磁場確定(104、204、1206)由所述鐵磁部件導(dǎo)致的所述成像區(qū)域內(nèi)的所述磁場的變化； -如果所述磁場的變化高于預(yù)定閾值，則調(diào)整(106、206、1208)所述磁校正元件沿所述徑向路徑的位置，從而迭代地減小所述磁場的變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括重復(fù)地在測量所述磁場之后沿所述徑向路徑重新定位所述鐵磁部件以迭代地減小由所述鐵磁部件導(dǎo)致的所述成像區(qū)域內(nèi)的所述磁場的變化的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇所述鐵磁部件沿所述徑向路徑的所述位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中，所述裝置還包括電源，其中，所述醫(yī)療裝置還包括被配置為當(dāng)由所述電源供應(yīng)電流時生成補(bǔ)償磁場的線圈(1000)，其中，所述方法還包括重復(fù)地在測量所述成像區(qū)域內(nèi)的所述磁場之后調(diào)整由所述電源向所述線圈提供的所述電流以減小由所述鐵磁部件導(dǎo)致的所述成像區(qū)域內(nèi)的所述磁場的變化的步驟。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述線圈定位于以下位置中的任意一個中:所述鐵磁部件周圍以及距所述徑向路徑的預(yù)定距離內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述磁場校正元件是以下元件中的任意一種:被配置為當(dāng)由電源供應(yīng)電流時生成補(bǔ)償磁場的線圈(1000)、鐵磁元件(348、700)以及永磁體(900)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法還包括安裝至少一個額外的磁校正元件并針對所述至少一個額外的磁校正元件重復(fù)所述校正方法。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，使用以下任意一者測量所述磁場:磁力計(jì)以及所述磁共振成像系統(tǒng)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定所述磁校正元件沿所述徑向路徑的放置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過分析和模擬來確定所述磁校正元件沿所述徑向路徑的放置。
11.一種醫(yī)療裝置(300)，包括:-用于采集來自成像區(qū)域(318)的磁共振數(shù)據(jù)(370)的磁共振成像系統(tǒng)(302)，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)包括用于在所述成像區(qū)域內(nèi)生成磁場的磁體(306 )，其中，所述磁體還適于生成所述磁場從而使得所述磁場具有在所述成像區(qū)域之外的零交叉(346、404); -被配置為繞所述成像區(qū)域旋轉(zhuǎn)的掃描架(332)，其中，所述掃描架被配置為繞旋轉(zhuǎn)軸(333)旋轉(zhuǎn)， -鐵磁部件(336、510)，其中，所述掃描架還被配置為繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所述鐵磁部件， -位于與所述旋轉(zhuǎn)軸垂直的徑向路徑上的磁校正元件(348、900、1000)，其中，所述徑向路徑經(jīng)過所述鐵磁部件的預(yù)定距離，其中，在所述徑向路徑上定位所述磁校正元件，從而使得減小由所述鐵磁部件導(dǎo)致的所述成像區(qū)域內(nèi)的所述磁場的變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的醫(yī)療裝置，其中，在所述徑向路徑上定位所述鐵磁部件，以減小由所述鐵磁部件導(dǎo)致的所述成像區(qū)域內(nèi)的所述磁場的變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的醫(yī)療裝置，其中，所述裝置還包括電源，其中，所述醫(yī)療裝置還包括被配置為當(dāng)由所述電源供應(yīng)電流時生成補(bǔ)償磁場的線圈(1000)，其中，所述補(bǔ)償磁場被配置為減小由所述鐵磁部件導(dǎo)致的所述成像區(qū)域內(nèi)的所述磁場的變化。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的醫(yī)療裝置，其中，將所述線圈定位于以下位置中的任意一個中:所述鐵磁部件周圍以及距所述徑向路徑的預(yù)定距離內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求 11到14中任一項(xiàng)所述的醫(yī)療裝置，其中，所述鐵磁部件是以下中任何一者的部件:放射治療裝置(304)、線性加速器、帶電粒子束輸送系統(tǒng)、帶電粒子光學(xué)器件、彎轉(zhuǎn)磁體、聚焦磁體、準(zhǔn)直器(336)、遮光器、衰減器、冷卻系統(tǒng)、電源、控制硬件以及束流收集器。
【文檔編號】G01R33/48GK103562740SQ201280026062
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月31日
【發(fā)明者】T·E·阿姆托爾, J·A·奧弗韋格 申請人:皇家飛利浦有限公司